Los ciclos biogeoquímicos son el nombre colectivo para el procesamiento cíclico de ciertas sustancias a través de la materia viva y no viva en los sistemas biológicos, geológicos y químicos de la Tierra. Relativamente raro, los ciclos biogeoquímicos ocurren solo en átomos que se pueden encontrar tanto en sustancias orgánicas como inorgánicas. Los ciclos biogeoquímicos más comunes son el ciclo de nitrógeno y carbono, seguido del ciclo de oxígeno y el ciclo hidrológico o de agua.
El nitrógeno no solo constituye el 78.8 por ciento de la atmósfera de la Tierra, sino que también se encuentra en las proteínas de la mayoría de las moléculas orgánicas. El ciclo del nitrógeno comienza cuando ciertas bacterias en el suelo cerca de las raíces de las plantas combinan nitrógeno del aire con átomos de oxígeno o hidrógeno para formar moléculas de NO3, nitrato o NH3, amoníaco, que luego las plantas absorben y procesan. Los organismos herbívoros se alimentan de las plantas para obtener el nitrógeno, y los animales omnívoros se alimentan de los herbívoros, trasladando el nitrógeno a sus cuerpos. El nitrógeno usado se libera en los desechos animales, que comen ciertas bacterias, lo que permite que el nitrógeno se devuelva al aire.
Aunque el carbono es solo el cuarto elemento más abundante en el mundo, es el elemento que sirve de base para todos los seres vivos. El ciclo del carbono consiste en la conversión del carbono en materia orgánica y luego en moléculas inorgánicas. Las plantas usan carbono, en forma de dióxido de carbono en su proceso de respiración durante la fotosíntesis y para construir tejido. Los animales obtienen carbono a través de los carbohidratos, liberando las moléculas de carbono en el aire cuando respiran. Cuando las plantas y los animales mueren, el carbono se libera al aire cuando los organismos oxidan la materia.
El ciclo del oxígeno está vinculado al ciclo del carbono a través de la respiración de animales y plantas. El segundo elemento más abundante en la atmósfera de la Tierra, el oxígeno, también es esencial para la mayoría de los materiales orgánicos. Las plantas verdes liberan oxígeno a la atmósfera, que lo produce a partir del agua y el dióxido de carbono como subproducto de la fotosíntesis. Luego, todos los animales lo inhalan para permitir que sus cuerpos procesen los azúcares que usan para obtener energía. Además, el oxígeno en el agua se recicla a través de plantas y animales acuáticos de la misma manera que el oxígeno en el aire se mueve a través de la vida terrestre.
El último de los ciclos biogeoquímicos, el ciclo hidrológico, se refiere al movimiento del agua. Más de mil millones de toneladas de ciclos de agua constantemente a través de la Tierra. Este ciclo ayuda a mantener el equilibrio energético. El agua ingresa al aire a través de la evaporación en puntos de alta energía y es movida por el viento a puntos de baja energía donde se libera por precipitación. A su regreso a la Tierra, el agua no solo repone los suministros de agua, que los animales beben, sino que también penetra en el suelo para ser utilizado por las plantas.